Komórki Parkinsona z laboratorium

Wiele jest chorób powszechnie znanych, dla których nauka jednak dotąd nie ustaliła ani przyczyn, ani molekularnego mechanizmu ich powstawania. W czołówce znajduje się tu choroba Parkinsona. Dziś uczeni z Uniwersytetu w Buffalo (USA) uzyskali w laboratorium komórki, dzięki którym da się badać molekularnie Parkinsona u każdego pacjenta niezależnie, testować na nich potencjalną skuteczność konkretnych leków, analizować mechanizmy wiodące do pogłębiania się objawów tej choroby neurodegeneracyjnej.

Żeby chorobę leczyć, trzeba rozumieć jej przyczyny oraz jak najgłębiej poznać jej patologię. Leczenie może być przyczynowe – uderzać w ten czynnik, przez który choroba powstaje, może też być objawowe. Wtedy walczy z patologią, jej objawami, często jak Donkiszot z wiatrakami.

Choroba Parkinsona to postępujące zaburzenie układu nerwowego, które wpływa na ruch. Objawy pojawiają się stopniowo, czasami zaczynając się od ledwie zauważalnego drżenia jednej ręki. Symptomy z czasem narastają, a zaburzenie często powoduje również sztywność lub spowolnienie ruchu. We wczesnych stadiach choroby Parkinsona twarz pacjenta może stracić wyraz, gdyż ustaje właściwa jej mimika. Ramiona mogą nie kołysać się podczas chodzenia. Mowa może stać się miękka lub niewyraźna – i warto tu natychmiast myśleć o terapii neurologopedycznej. Objawy choroby Parkinsona nasilają się wraz z postępem choroby. Parkinson jest choroba nieuleczalną, ale leki mogą – nawet znacznie – łagodzić objawy, zwłaszcza niekontrolowane drżenie, bardzo utrudniające życie pacjentom.

Przyczyna choroby Parkinsona jest nieznana, obserwuje się natomiast, że niektóre komórki nerwowe w mózgu (tzw. neurony dopaminowe A9 – A9 DA) ulegają stopniowemu rozpadowi lub obumieraniu (do czego jeszcze wrócę, bo tego właśnie dotyczy obecne amerykańskie odkrycie). Większość objawów choroby jest spowodowanych utratą neuronów, które wytwarzają w mózgu przekaźnik chemiczny zwany dopaminą. Kiedy poziom dopaminy spada, powoduje nieprawidłową aktywność mózgu, prowadząc do upośledzenia ruchu i innych objawów choroby Parkinsona.

Wśród możliwych, nakładających się na siebie i intensywnie dziś badanych bezpośrednich przyczyn choroby Parkinsona są tak geny, jak czynniki środowiskowe. Z jednej zatem strony, zidentyfikowano mutacje genetyczne, które mogą powodować chorobę Parkinsona. Są one jednak rzadkie w normalnej populacji, trudno zatem na ich podstawie przewidzieć prawdopodobieństwo zachorowania. Wykrywano je głównie do tej pory w rodzinach, gdzie choroba Parkinsona występuje bardzo często, wśród wielu krewnych. Te rodzinne formy Parkinsona są możliwe, bo choroba „włącza się”, na ogół w późniejszym wieku, już po okresie reprodukcyjnym. Z kolei markery genetyczne odkryte w badaniach całego genomu osób chorych wskazują, ze nie ma pojedynczego genu zaangażowanego w predyspozycję do tej choroby, a raczej pewne dość liczne i różnorodne wariacje genów zwiększają jej ryzyko. Ciężko tym samym ocenić ryzyko genetyczne u konkretnej osoby, nawet znając pełna sekwencję jej DNA.

Nie ma tez żadnych testów wykrywających chorobę Parkinsona u jej zarania, diagnozuje się ja objawowo. Utrata zaś neuronów prowadząca w dużej mierze do owych objawów może już trwać w najlepsze u pacjenta od nawet dekady. Z tą właśnie bardzo niekorzystną klinicznie sytuacją braku wczesnej diagnostyki i braku terapii przyczynowej postanowił się zmierzyć dr Jian Feng, profesor fizjologii i biofizyki w Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences na Uniwersytecie w Buffalo. Nie mniej ni więcej, tylko wraz ze swym zespołem opracował on metodę na pozyskiwanie wspomnianych już neuronów dopaminowych A9 (zwane Nigral czy A9 DA) z pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) danego pacjenta. Każdy z nas je ma, istnieją też do badań laboratoryjnych tego typu komórki bez indywidualnego piętna, rodzaj „ogólnej dzidy bojowej”.

Aby uzyskać z ludzkich iPSC neurony A9 DA naukowcy próbowali naśladować to, co dzieje się w rozwoju embrionalnym człowieka, w którym komórki wydzielają białka zwane morfogenami, które sygnalizują sobie nawzajem swoje prawidłowe położenie i przeznaczenie w zarodku. Trzeba to robić w trzech etapach, z których każdy zawiera inne substancje chemiczne, aby naśladować proces rozwojowy zachodzący normalnie po brzusznej stronie mózgu w rozwoju ludzkiego zarodka i płodu.

Innowacyjność i determinacja uczonych z Buffalo zakończyła się sukcesem opowiedzianym na łamach najnowszego wydania czasopisma „Molecular Psychiatry”. Neurony dopaminowe tak w mózgu, jak poza nim (np. w naturalnym rozruszniku serca), są rozmaitych rodzajów. Opracowanie zatem ścieżki, na której z kompletnie niezróżnicowanych komórek macierzystych zrobić neuron, w dodatku neuron robiący dopaminę i to w bardzo konkretny sposób pod wpływem konkretnych sygnałów, nie jest ani trochę trywialne.


Neurony A9 DA odpowiedzialne za kontrolowanie ruchów dowolnych i nieustannie wyzwalające potencjały czynnościowe są prawdopodobnie największymi komórkami w ludzkim ciele. Ich objętość jest około cztery razy większa od objętości dojrzałego ludzkiej komórki jajowej, która i tak jest już dość gigantyczna. Jak wyjaśnia główny autor badania, „ponad 99 procent objętości stanowią ich niezwykle rozległe gałęzie aksonów. Całkowita długość gałęzi aksonów pojedynczego neuronu A9 DA wynosi około 4,5 metra. Komórka ta zatem jest jak system zaopatrzenia w wodę w mieście, ze stosunkowo małą instalacją i setkami mil rur wodociągowych prowadzących do każdego budynku”.

Jak dalej wyjaśnia dr Feng, neurony Nigral zależą od kanałów przewodzących wapń, aby utrzymać aktywność stymulującą. Dlatego komórki muszą radzić sobie z dużym stresem związanym z obsługą stężeń wapnia i dopaminy. Posiadanie tych komórek gotowych do badań w laboratorium umożliwia zrozumienie funkcjonowania owych punktów krytycznych, w nadziei na znalezienie sposobu na zatrzymanie lub zapobieganie ich utracie w chorobie Parkinsona.

Choroba Parkinsona to drugie co do częstości występowania zaburzenie neurodegeneracyjnym po chorobie Alzheimera i dotyka około siedmiu milionów ludzi na całym świecie. W krajach uprzemysłowionych odsetek zdiagnozowanych chorych wynosi ok. 0,3 proc. Choroba Parkinsona występuje częściej u osób starszych, a wskaźniki wzrastają z 1 proc. u osób powyżej 60. roku życia do 4 proc. populacji powyżej 80. roku życia. Mężczyźni są częściej dotknięci niż kobiety w stosunku około 3:2. W Chinach wzrosła częstość występowania – a być może tylko diagnozowania – choroby Parkinsona. Szacuje się, że do 2040 r. liczba chorych wzrośnie do około 14 milionów osób, co zostało nazwane pandemią choroby Parkinsona. Technologia otrzymywania komórek niezbędnych do badań nad tą tajemniczą nadal chorobą może zatem stanowić bardzo oczekiwany przełom. Upragniony nie tylko przez zaangażowanych w badania uczonych, ale przede wszystkim przez rosnącą rzeszę chorych.

#komórki #parkinson #laboratorium #magdalena kawalec-segond